科学は愛ですコミュのゴキブリは排尿しない：その優れた代謝系が明らかに

http://wiredvision.jp/news/200910/2009102922.html

敵意に満ちた環境を生きのびるために、ゴキブリは自らに巣食う菌さえも利用する。1億4000年の昔からゴキブリの体内に住みついている細菌、Blattabacterium(ブラッタバクテリウム)のことだ。

Blattabacteriumのゲノムを解析した結果、この細菌はゴキブリの体の老廃物を、ゴキブリが生きていくのに必要な分子に変換していることが明らかになった。いわばゴキブリは身をもって、リサイクルの力を証明しているわけだ。細菌たちのおかげで、ゴキブリは排尿する必要さえないという。

「Blattabacteriumは、すべての必須アミノ酸、さまざまなビタミン類、およびその他の必要な化合物を、限られた種類の代謝基質から作り出すことができる」と、『米国科学アカデミー紀要』(PNAS)に掲載される研究論文には記されている。

ゴキブリが生きていくのに細菌を必要とすることは、すでに研究者の間で知られている。Blattabacteriumを抗生物質で殺すと、ゴキブリも死んでしまうからだ。また、ゴキブリは余った窒素を体内に貯蔵することも知られている。窒素はタンパク質、アミノ酸、およびDNAを作るのに必要な、生命に欠かせない元素の1つだが、ゴキブリはこれを尿酸の形で小分けにして体内に蓄えている。[ゴキブリではアンモニアが微量排泄されるが、尿酸は排泄されずに脂肪体内に蓄積され、窒素源の欠乏した状態に置かれると、アンモニア→アミノ酸に転用、再利用する。従って、ゴキブリは窒素を全く含まない餌上でも、半年近く生存できる]

しかし、この尿酸が貯蔵された後どうなるのか、そしてBlattabacteriumはゴキブリの体内でどのような働きをしているのかということは、これまで正確にはわかっていなかった。今回、Blattabacteriumのゲノムが解析されたことで、両者のつながりが明らかになった。この細菌は、尿酸の構成要素である尿素とアンモニアの分解酵素をコードする遺伝子を有していたのだ。さらに、そのようにして生成された分子を使ってアミノ酸を作ったり、細胞壁や細胞膜を修復したりといった代謝の働きを菌に行なわせる遺伝子も見つかった。


ゴキブリの生合成経路。Blattobacteriumが関与していない機能は赤で示されている。
Image credit: PNAS


これによって、ゴキブリは窒素の乏しい栄養環境でも生きのびることが可能となっており、その能力は「各種のゴキブリの生息領域および世界的分布にきわめて重要な役割を果たしている」と、研究チームは記している。実際、その生息領域はすこぶる広大だ。ゴキブリには5000近くの種があり、それらが世界の大陸のすべてに、それも南極大陸にまで分布している。

Blattabacteriumはまた、ゴキブリを排尿という行為から解放していると、研究論文を執筆した1人で、カンザス州立大学の昆虫学者であるSrinivas Kambhampati氏は話す。ヒトやその他の生物では、有害な尿酸を水で薄め、尿として体外に排泄している。一方、ゴキブリはその水さえも節約している。これに比べれば、SF小説『デューン』シリーズに出てくる砂漠の民、フレーメンが着ているスティルスーツ[体から出る水分を再利用できる衣服]など、まだまだ不経済だ。

ゴキブリはその進化の結果、現時点ではBlattabacteriumに完全に依存した状態になっている、とKambhampati氏は言う。「ゴキブリは他の生物のように、自分でアミノ酸を作る能力を失ってしまった。このバクテリアなしでは生存ができない」

このことは、「ゴキブリを直接殺すのでなく、Blattabacteriumの働きを何らかの方法で阻害する」ような殺虫剤の開発を可能にすると、Kambhampati氏は話す。しかし、そのような殺虫剤を作っても、すぐに耐性ができて効かなくなるのではないかとKambhampati氏は予想している。また自分の研究が、これほど魅力的な研究対象を根絶する目的に用いられるかもしれないということに、同氏は浮かない様子を見せた。

「ゴキブリ種のうち人間と関わっているのは5〜6種類にすぎないが、残念なことに、彼らの不評が、森林に平和に暮らしている他の4900種のゴキブリたちにも迷惑を及ぼしている」と同氏は述べた。

[体内にBlattabacteriumを持たないゴキブリも発見されているという(PDF)]


参考論文: “Nitrogen recycling and nutritional provisioning by the cockroach endosymbiont, Blattabacterium.” By Zakee L. Sabree, Srinivas Kambhampati, and Nancy A. Moran. Proceedings of the National Academy of Sciences, Vol. 106, No. 43, October 27, 2009.

[日本語版：ガリレオ-高橋朋子]

WIRED NEWS 原文(English)